MENDELOVA ZEMĚDĚLSKÁ A LESNICKÁ UNIVERZITA AGRONOMICKÁ FAKULTA Ústav Technologie potravin
BAKALÁŘSKÁ PRÁCE Vláknina ve výživě člověka
Brno 2010
Ingrid Holešová
Mendelova zemědělská a lesnická univerzita v Brně Agronomická fakulta Ústav
Vláknina ve výživě člověka Bakalářská práce
Vedoucí práce:
Vpracovala:
prof. MVDr. Ing. Tomáš Komprda,CSc
Brno 2010
Ingrid Holešová
Mendelova univerzita v Brně Ústav technologie potravin
Agronomická fakulta 2009/2010
ZADÁNÍ BAKALÁŘSKÉ PRÁCE
Autorka práce: Studijní program: Obor:
Název tématu:
Ingrid Holešová Chemie a technologie potravin Technologie potravin
Vláknina ve výživě ččlověka ě
Rozsah práce:
30 stran
Zásady pro vypracování: 1. Prostudujte si problematiku sacharidů ve výživě člověka. 2. Zaměřte ěřte se na polysacharidy, s důrazem na potravní vlákninu. 3. Podrobněji ě se zaměřte ěřte na definici potravní vlákniny, její analytiku, fyziologické aspekty a vztah jejího příjmu říjmu ke zdravotnímu stavu člověka. č ě 4. Získané poznatky zpracujte formou literární rešerše.
Seznam odborné literatury: PRENTICE, A. -- CABALLERO, B. -- ALLEN, L. Encyclopedia of Human Nutrition. Oxford: Elsevier, 2005. 2228 s. ISBN 0-12-150110-8. KOMPRDA, T. Základy výživy člověka. 1. vyd. Brno: Mendelova zemědělská a lesnická univerzita 2. v Brně, 2003. 162 s. ISBN 978-80-7157-655-6. Garrow, J.S, James, W.T.P., Ralph, A.: Human Nutrition and Dietetics 10th Edition, London, 2000, 3. 900 str. 4. Gray, J.: Dietary Fibre, ILSI Europe, 2006, 36 str. 1.
Datum zadání bakalářské práce:
říjen 2008
Termín odevzdání bakalářské práce: duben 2010
Ingrid Holešová Autorka práce
prof. MVDr. Ing. Tomáš Komprda, CSc. Vedoucí práce
prof. MVDr. Ing. Tomáš Komprda, CSc. Vedoucí ústavu
prof. Ing. Ladislav Zeman, CSc. Děkan AF MENDELU
Vláknina ve výživě člověka Abstrakt Tato bakalářská práce popisuje problematiku týkající se vlákniny ve výživě člověka. Do úvodu je zahrnuta definice vlákniny, včetně jejích vlastností, přičemž jsou zde zmíněny i její účinky. Dále je vláknina rozdělena z hlediska chemického složení. V této práci jsou popsány i fyziologické účinky vlákniny a její zdroje. Z hlediska důležitosti jsou zde začleněny hodnoty stanovující potřebné množství příjmu vlákniny vztahující se ke konkrétní věkové kategorii. Zaměřila jsem se také na pozitivní a negativní účinky příjmu vlákniny a různá onemocnění spojená s nedostatečným příjmem vlákniny ve výživě, mezi které patří především obezita, zácpa, průjem, dále srdečně cévní onemocnění, diabetes, divertikulitýda a kolorektální karcinom.
Klíčová slova vláknina, fermentace, srdečně cévní onemocnění, škrob, kolorektální karcinom, GIT, GI
Dietary fibre in human nutrition Abstrakt This bachelor thesis describes the problems related to fiber in human nutrition. The introduction includes definitions of fiber, including its properties. There are also mentioned her effects. Next fiber is divided in terms of chemical composition. This work describes the physiological effects of dietary fiber and important source. From aspects are integrated down the value of the required amount of fiber intake related to a specific age categories. I target the positive and negative effects of dietary fiber intake and various diseases associated with inadequate intake of fiber in the diet, including in particular obesity, constipation, diarrhea, as well as cardiovascular disease, diabetes, and colorectal cancer, divertikulityda.
Keywords fiber, fermentation, cardiovascular disease, starch, colorectal cancer, GIT, GI
PROHLÁŠENÍ Prohlašuji, že jsem bakalářskou práci na téma Vláknina ve výživě člověka vypracovala samostatně a použila jen pramenů, které cituji a uvádím v přiloženém seznamu literatury. Bakalářská práce je školním dílem a může být použita ke komerčním účelům jen se souhlasem vedoucího bakalářské práce a děkana AF MZLU v Brně.
V Brně dne ………….
……………………….
podpis bakaláře
PODĚKOVÁNÍ
Zde bych ráda poděkovala především svému vedoucímu této bakalářské práce prof. MVDr. Ing. Tomášovi Komprdovi, CSc, za jeho ochotu, čas a veškeré materiály, které mi poskytl, též udělené rady, díky kterým mi pomohl k vytvoření této bakalářské práce. S poděkováním nesmím zapomenout na svou rodinu, která mi vytvořila takové rodinné zázemí, abych mohla studium zdárně dokončit.
V Brně 2010
Ingrid Holešová
OBSAH
1
ÚVOD………………………………………………………………………………1
2
CÍL PRÁCE………………………………………………………………………..2
3
DEFINICE VLÁKNINY……………………………………………………….....3 3.1 Historie…………………………………………………………………… 3 3.2 Nejnovější definice vlákniny……………………………………………. .6 3.2.1
American Association of Cereal Chemists (AACC 2001) ................................... 6
3.2.2 Dietary Reference Intakes for Energy, Carbohydrates, Fibre, Fat, Protein and Amino Acid (Macronutrients), Institute of Medicine (2002)........................................... 6
4
3.2.3
Agence Francaise de Sécurité Sanitaire des Aliments (AFSSA,2002) ................ 6
3.2.4
Codex Alimentarius Commision (CAC, 2006) .................................................. 7
3.2.5
Health Council of The Netherlands (2006) ...................................................... 7
ROZDĚLENÍ VLÁKNINY…………………………...…………………….….8
4.1 Vláknina rozpustná a nerozpustná…………………………………….. 8 4.2 Chemické složení vlákniny……………………………………………… 8 4.2.1
Sacharidy .................................................................................................... 10
4.2.2
Oligosacharidy ............................................................................................ 10
4.2.3
Polysacharidy ............................................................................................. 11
4.3 Složení vlákniny z rostlinných složek…………………………………... 11 4.3.1
Celulóza...................................................................................................... 11
4.3.2
Hemicelulóza .............................................................................................. 12
4.3.3
Lignin ......................................................................................................... 12
4.3.4
Rezistentní škrob ........................................................................................ 12
4.3.5
Vosky ......................................................................................................... 13
4.3.6
Chitin ......................................................................................................... 13
4.3.7
Pektin ......................................................................................................... 13
4.3.8
Beta-glukany .............................................................................................. 13
4.3.9
Jiné syntetické složky sacharidů .................................................................. 14
4.3.10
Oligosacharidy ............................................................................................ 14
4.3.11
Gumy a slizy ............................................................................................... 14
4.3.12
Další hlavní složky ....................................................................................... 15
5
PŘÍJEM VLÁKNINY A ÚČINKY……...……………...…………15
5.1 Hodnoty pro doporučený denní příjem………………………………... 15 5.2 Spotřeba vlákniny……………………………………………………….. 17 5.3 Zdroje vlákniny………………………......................................................19 5.4 Fyziologické účinky vlákniny…………………………………………… 20 5.5 Pozitivní účinky příjmu vlákniny………………………………………. 21 5.5.1
Vliv vlákniny na trávení a vstřebávání sacharidů v tenkém střevě................. 22
5.5.2
Regulace vstřebávání tuků a cholesterolu v tenkém střevě........................... 22
5.5.3
Zvětšení střevního obsahu .......................................................................... 22
5.5.4
Ředění odpadních látek střev ...................................................................... 22
5.5.5
Úprava rychlosti průchodu tráveniny trávicím ústrojím ................................ 22
5.5.6
Ovlivnění vstřebávání vitamínů a minerálních látek ..................................... 23
5.5.7
Úloha jako prebiotikum .............................................................................. 23
5.6 Negativní účinky příjmu vlákniny………………………………………23 5.7 Onemocnění spojená s nedostatečným příjmem vlákniny……………. 24 5.7.1
Zácpa, průjem, hemoroidy, ochabování střev, kolorektální karcinom ........... 24
5.7.2
Ateroskleróza, kardiovaskulární onemocnění .............................................. 26
5.7.3
Diabetes ..................................................................................................... 27
5.7.4
Obezita a nadváha ...................................................................................... 29
5.7.5
Divertikulitida ............................................................................................. 31
6
ROZBOR VLÁKNINY ……………………………………….…..…..31
7
ZÁVĚR ………………………………………………………………..…35
8
SEZNAM POUŽITÉ LITERATURY …………….……………..36
1 ÚVOD Vláknina patří mezi základní složky potravin a její důležitost z hlediska výživy bychom neměli podceňovat. Řadíme ji mezi polysacharidy, přičemž se jedná o nejvýznamnější funkční složku a je podstatou balastních látek, nacházejících se v povrchových vrstvách rostlinných produktů zejména obilovin, luštěnin, brambor, olejnin, v ovoci a zelenině. Vláknina plní v našem organismu funkci čistící a udržuje pohyb střev. Betaglukany, pektinové látky a hemicelulózy se vyznačují vázání vody, což se pozitivně projevuje na hladině cukru a cholesterolu v krvi. Vláknina vytváří pocit delší dobu trvajícího nasycení. Nesmíme opomenout, že při konzumaci potravin obsahující vlákninu je velmi důležité dodržovat pitný režim. Vláknina je právem považována za jednu z důležitých složek potravy. Příjem vlákniny má pro nás řadu zdravotních výhod. Bohatý příjem vlákniny snižuje rozvoj rizika následujících onemocnění: srdečně cévní onemocnění, mrtvice, hypertense, diabetu, obezity a hlavně gastrointestinálního nepohodlí. Zvýšení konzumace vlákniny zlepšuje koncentraci sérových lipidů, snižuje hladinu krevního tlaku, zlepšuje kontrolu krevní glukózy při diabetu. Své další uplatnění má při snižování váhy.
1
2 CÍL PRÁCE Cílem mé práce bylo zaměřit se na vlákninu ve výživě člověka a zasvětit čtenáře do této problematiky. Zdůraznit důležitost vlákniny ve výživě. Přičemž statistiky jsou téměř alarmující. Došlo ke zjištění, že obyvatelé konzumují méně než ½ doporučené denní dávky, což má za následek rozvoj řady onemocnění, a proto je třeba příjem vlákniny v potravě neustále zvyšovat. V současné době vzniká řada organizací, které se snaží poskytnout dostatek informací, a tím zlepšit současnou situaci.
2
3 DEFINICE VLÁKNINY 3.1 Historie Pojem vláknina za posledních deset let významně pokročil. V dnešní době je tento termín v obecné povědomosti a zahrnuje mnohem širší spektrum látek, než se původně předpokládalo. Stále ještě neexistuje žádná obecně přijímaná definice vlákniny v Evropě nebo mimo ni, ale v poslední době došlo ke značnému pokroku na téma, jak by měla být vláknina definovaná. Přičemž přesná a dostatečně obsáhlá definice vlákniny je celosvětově velmi důležitá. Už jen proto, že je nezbytné, pro potraviny výrobců, prodejců a pro regulační orgány, poskytnout platné a přesné informace k označování výrobků, a v neposlední řadě i ve vývoji regulačního rámce pro výživová a zdravotní tvrzení. Tyto informace jsou nezbytné pro spotřebitele, kteří používají nutriční hodnoty deklarované na etiketách potravin a v přidružených materiálech. Poprvé přijatý termín dietní vlákniny popisující vlákninu jako složky stěn rostlinných buněk potravin (Hipsley, 1953). Do popředí zájmu se dostal fyziologický význam vlákniny, kdy je doporučováno zvýšení příjmu vlákniny na zlepšení funkce střev, na základě srovnání při pozorování příjmu vlákniny s výskytem onemocnění v Británii a Africe (Burkitt, 1971). Poprvé zazněla definice vlákniny, ve které je popisována jako zbytky stěn rostlinných buněk, které nejsou hydrolyzovány zažívacími enzymy člověka (Trowel, 1972). Mnoho definic bylo navrženo různými národy, mezinárodních a průmyslových organizací. Velké množství z těchto definic bylo založeno především na řadě analytických kritérií. Ve většině zemí je vláknina definována za účelem označování. Přičemž jsou zde používané různé analytické metody přijaté Association of Official Analytical Chemists International (původně AOAC metodami 985.29).
3
Ve Velké Británii je chemickou definicí vláknina označovaná jako komplex neškrobových polysacharidů a navíc je do pojmu zahrnut i lignin, a to na základě analytické metodiky uvedené v tabulkách týkajících se složení potravin (Englyst, Cummings et al., 1991). Ačkoliv, byla pro účely označování nahrazena metodami AOAC. Neškrobové polysacharidy (definované jako polysacharidy se stupněm polymerace větším než 10), jsou často považovány za specifické pro vnitřní součásti buněčné stěny vlákniny. Metody zahrnují přirozeně se vyskytující nebo přidané vnější produkty, jako jsou gumy a pektiny, upravené nebo též syntetické typy vlákniny např. modifikovaná celulóza. Stejně jako u jiných současných metod komponenty např. oligosacharidy a polydextróza se neměří a to především díky jejich rozpustnosti ve vodném roztoku alkoholu. K vysrážení ve vodě se používají ve vodě rozpustné složky. Velkou nevýhodou je, že je definice úzce založena. Definice dále zahrnuje lignin, rezistentní škrob a nestravitelné oligosacharidy a nerostlinné (bakteriální a plísňové) polysacharidy. Fyziologická definice vlákniny má určit její význam v lidském těle a její požadavek ve výživě člověka, proto se dnes většina vědců shoduje, že definice vlákniny by měla mít fyziologický základ. Ačkoliv historicky a pro účely označování se dále jednotlivé druhy vláknin rozlišují podle fyzikálně-chemických vlastností. Specificky příznivý zdravotní účinek vlákniny v rámci definice eliminuje látky, které by mohly být přidávány do potravin, mající technickofunkční vlastnosti, které ovšem nemají pozitivní přínos pro zdraví. Vlákniny z různých zdrojů nemusí produkovat celou řadu pozitivních fyziologických účinků. Výzkum ukázal, že určité druhy vláknin mají specifické účinky. Nestravitelnost je klíčovou charakteristikou vlákniny, a také klíčem v definici. Nestravitelnost znamená, že nedochází k trávení, ani jejímu absorbování tenkém střevě člověka a dojde přímo k přechodu do tlustého střeva, kde vyvolá řadu účinků. Díky tomu byla poslední definice rozšířena o nestravitelné sacharidy, mezi které patří rezistentní škrob a nestravitelné oligosacharidy.
4
V této souvislosti je nezbytné definovat pojem stravitelnost, jak v tenkém střevě, nebo stravitelnost illeální, kdy dochází k trávení především v horní části zažívacího traktu. Ovšem, je třeba chápat, že kritérium nestravitelnost je absolutní pouze pro neškrobové polysacharidy a další složky vlákniny, pro které nejsou trávicí enzymy produkovány v horní části gastrointestinálního traktu člověka. Pro rezistentní škrob je toto označení relativně nepřesné, protože stravitelnost v horní části tenkého střeva se může lišit mezi subjekty, a může záviset na mnoha faktorech např. žvýkání, její účinnost a gastrointestinální tranzitní čas. U sacharidů se jedná spíše o alternativu nestravitelných sacharidů. Na rozdíl od dostupných sacharidů nebo kompenzace sacharidy, které jsou stráveny, absorbovány a jsou určené k dispozici pro lidský organismus. Stimulace kvašení v tlustém střevě je dalším klíčem, i když ne univerzálním. Fyziologické vlastnosti mohou být zahrnovány do definice vlákniny, nestravitelných složek potravin, které selektivně stimulují růst a aktivitu jedné nebo omezeného počtu prospěšných bakterií (přičemž se nejčastěji jedná o mléčné bakterie, jako např. bifidobakterie), které jsou v tlustém střevě se nazývané prebiotiky. Výzkumy za posledních pět desetiletí určily tyto hlavní účinky vlákniny: 1)zlepšení funkce v oblasti tlustého střeva (objemnost stolice, laxaci, fermentaci) 2)snížení hladiny cholesterolu v krvi a snížení post-prandiální hladiny glukózy v krvi 3)snížení hladiny inzulinu Tyto charakteristiky byly nedávno zahrnuty do fyziologické definice vlákniny a nepochybně se budou vyvíjet další vědecké důkazy o jejich účincích.
5
3.2 Nejnovější definice vlákniny Tyto definice berou v úvahu fyziologické vlastnosti vlákniny, ale s různým důrazem. 3.2.1
American Association of Cereal Chemists (AACC 2001)
Jedná se o jedlé části rostlin nebo analogy sacharidů, které jsou odolné trávení a vstřebávání v tenkém střevě člověka, s úplnou nebo částečnou fermentací v tlustém střevě. Vláknina obsahuje polysacharidy, oligosacharidy, lignin a příbuzné složky, přičemž podporuje prospěšné fyziologické účinky, včetně laxace, snížení hladiny cholesterolu v krvi nebo snížení krevní glukózy. 3.2.2
Dietary Reference Intakes for Energy, Carbohydrates, Fibre, Fat, Protein and Amino Acid (Macronutrients), Institute of Medicine (2002)
Vláknina je tvořena nestravitelnými sacharidy a ligninem, vyskytujících se v neporušených částech rostlin. Funkční vláknina se skládá z izolovaných, nestravitelných sacharidů, které mají blahodárné fyziologické účinky na lidský organismus. Pojem celková vláknina označuje součet všech typů vláknin a funkční vlákniny. 3.2.3
Agence Francaise de Sécurité Sanitaire des Aliments (AFSSA,2002)
Vláknina se skládá ze sacharidů se stupněm polymerace vyšším než 3, které jsou rostlinného původu s ligninem nebo jiných nesacharidových komponentů jako jsou polyfenoly, vosky, saponiny, chitin, fytáty, phytosteroly. Dále ze sacharidů se stupněm polymerace vyšším než 3 zpracované fyzikálními, enzymatickými nebo chemickými způsoby, nebo synteticky. Vláknina není trávena ani absorbována v tenkém střevě a má alespoň jednu z těchto vlastností: stimuluje střevní fermentaci, snižuje pre-prandiální hladinu cholesterolu, snižuje post-prandiální hladinu inzulínu a cukru v krvi.
6
3.2.4
Codex Alimentarius Commision (CAC, 2006)
Vláknina je zde chápána jako sacharidový polymer se stupněm polymerace, který není nižší než 3, přičemž nedochází k trávení, ani absorbování v tenkém střevě. Stupeň polymerace nižší než 3 mají výlučně mono-a disacharidy. Vláknina se skládá z jednoho nebo více jedlých polymerů sacharidů, přirozeně se vyskytujících v potravinách. Sacharidové
polymery
byly
získány
ze
surovin
potravy
fyzikálními,
enzymatickými nebo chemickými prostředky. Syntetické polymery sacharidů vlákniny mají obecně vlastnosti, mezi které patří snížení tranzitní doby ve střevě a zvýšení objemu stolice. Svou mikroflórou v tračníku snižují celkovou hladinu LDL cholesterolu a krevního cukru a post-prandiální hladinu glukózy a inzulinu v krvi. 3.2.5
Health Council of The Netherlands (2006)
Vláknina je kolektivní označení pro látky, které nejsou stravitelné a absorbovatelné v tenkém střevě člověka. Mají chemickou strukturu sacharidů, analogů sacharidů, ligninu a příbuzných sloučenin (Gray, 2006).
7
4 ROZDĚLENÍ VLÁKNINY 4.1
Vláknina rozpustná a nerozpustná
Historicky, byly jednotlivé složky vlákniny rozdělovány dle rozpustnosti. Rozdělení na rozpustnou vlákninu bylo právě díky viskozitě a schopnosti tvořit gel v tenkém střevě. Mezi tyto složky vlákniny patří např. pektiny a beta-glukany. Naopak druhý typ vlákniny má větší vliv na střevní funkci a byl definován jako nerozpustný (včetně celulózy a ligninu). Nyní je zřejmé, že tento jednoduchý fyziologický rozdíl je nevhodným rozdělením, protože některé nerozpustné vlákniny jsou rychle zkvašovány a některé rozpustné vlákniny neovlivňují absorpci glukózy a tuků. Pojem rozpustná a nerozpustná ve vodě, může být tudíž zavádějící, a proto Světová zdravotnická organizace a Organizace pro výživu a zemědělství doporučila, že by již nemělo být toto rozdělení používáno (Gray, 2006).
8
4.2
Chemické složení vlákniny
Do pojmu jsou zahrnovány všechny nestravitelné sacharidy (neškrobové polysacharidy a oligosacharidy, resistentní škroby, dextriny i polysacharidy užívané
jako
potravinářská
aditiva),
látky
asociované
polysacharidy, lignin a polyfenol, který zpevňuje rostlinná pletiva. Na obrázku č. 1 je popsán model buněčné stěny rostlinné buňky.
Obr. 1 Model buněčné stěny rostlinné buňky (Gray, 2006)
9
s neškrobovými
4.2.1
Sacharidy
Jednotlivé rozdělení sacharidů je zveřejněno v tabulce č. 1 Tab. 1 Rozdělení sacharidů (http://www.eufic.org/article/cs/nutrition/carbohydrates/artid/sacharidy-lidskevyzive/, staženo 26.3.2010) Třída
Podskupina
Složka
Výskyt
cukry
mono, di-sacharidy
glukóza, galaktóza,
med, ovoce,
fruktóza, sacharóza,
sladidla,
laktóza
mléko
fruktooligosacharidy,
cibule,
rafinoza, maltodextrin
artyčok, sója
neškrobové
hydrokoloidy, pektin,
ovoce,
polysacharidy, škrob
hemicelulóza,
těstoviny,
celulóza, amylopektin
rýže, chléb,
oligosacharidy
Polysacharidy
maltooligosacharidy
brambory 4.2.2
Oligosacharidy
Oligosacharidy jsou složené ze směsi hexózových oligomerů s variabilním rozsahem polymerace. Jedná se o potravinové produkty se zajímavými nutričními vlastnostmi. Mohou být přirozeně přítomny v potravinách, především v ovoci, zelenině, obilí, nebo vyrobené za pomoci biosyntézy přírodního cukru. Jejich příjem je těžké odhadnout, ale může dosáhnout 3-13 g/den/na osobu (u oligosacharidů, frukto-oligosaccharidů) v závislosti na populaci. Některé druhy střevních bakterií jsou schopny přeměnit oligosacharidy na krátké mastné kyseliny (octovou, mléčnou, propionovou a máselnou). Při tomto procesu dochází k uvolňování plynů podporujících selektivní fermentaci. Oligosacharidy spolu s některými druhy bakterií (laktobacily, bifidobakteriemi) pomáhají k ustálení střevní mikroflóry nazývané jako prebiotika. Mezi prebiotické účinky patří produkce mastných kyselin s krátkým řetězcem. Údaje získané z výzkumů in vitro a in vivo u zvířat, a také nejnovější údaje získané v oblasti lidských předmětu, podporují zapojení vlákniny do výživy člověka (Delzenne, 2003). 10
4.2.3
Polysacharidy
Polysacharidy jsou cukry složené z monosacharidických jednotek, které jsou navzájem propojené glykosidickou vazbou. Mají amfoterní charakter, nejsou rozpustné ve vodě a jejich chuť není sladká. Jedná se o velmi rozšířené látky v přírodě, jejich neběžnějšími zástupci jsou škrob, glykogen, celulóza a chitin. (http://cs.wikipedia.org/wiki/Polysacharidy, staženo 26.3.2010)
4.3
Složení vlákniny z rostlinných složek
Mezi jednotlivé rostlinné složky patří celulóza, lignin, vosky, chitiny, pektiny, beta-glukany a oligosacharidy. Vláknina je primárně složena z polymerů sacharidů (neškrobových polysacharidů), které jsou složkou stěn rostlinných buněk, zahrnujících celulózu, hemicelulózu, pektiny a další jiné rostlinné polysacharidy. Dalšími zdroji mohou být též gumy, slizy nacházející se v řasách a v neposlední řadě oligosacharid inulin. Podobným nestravitelným sacharidem procházejícím tenkým střevem v nezměněné formě je též resistentní škrob, frukto-oligosacharidy, galakto-oligosacharidy, modifikovaná celulóza a syntetizované polymery karbohydráz např. polydextróza. Skupinové látky, především lignin a hlavní složky zahrnující vosky, kutin, saponiny, polyfenoly, fytáty a fytosteroly jsou také zahrnovány natolik, že jsou extrahovány s polysacharidy a oligosacharidy různými analytickými metodami.
4.3.1
Celulóza
Celulóza se nevětví, proto se dá říct, že se jedná o lineární polysacharid skládající se pouze z jednotek glukózy. V jedné molekule může být až 10,000 jednotek glukózy. Tato lineární molekula je zabalena dohromady jako dlouhé vlákno a její struktura je velmi těžko rozluštitelná a velmi odolná vůči trávicím enzymům. Celulóza je hlavní složkou buněčných stěn mnoha rostlin a je také přítomna v ovoci, zelenině a obilovinách. Vláknina ve formě celulózy je z ¼ zastoupena v obilkách a ovoci a 1/3 se nachází v zelenině a ořechách.
11
4.3.2
Hemicelulóza
Hemicelulózy jsou polysacharidy obsahující jiné jednotky cukrů než jen glukózu, přičemž vytváří s celulózou komplex v buněčných stěnách rostlinných buněk. Vyskytují se zde oba typy molekul-lineární a rozvětvené. Jedná se o menší sloučeninu, která obsahuje zhruba 50-200 pentózových jednotek (xylosu a arabynózu) a další hexózové jednotky jako je glukóza, galaktóza, manosa, rhamnóza, glukuronová kyselina a galakturonová kyselina. Název hemicelulóza popisuje dle chemické struktury heterogenní skupinu, která je přítomna v rostlinných potravinách v rozpustné a nerozpustné formě (Gray, 2006). 4.3.3
Lignin
Lignin není polysacharid, nýbrž je chemicky vázán k hemicelulóze v rostlinných buňkách, a proto je spojen se stěnami buněčných stěn polysacharidů. Je přítomen v jídle jako dřevní složka v celeru a jiných vrstvách cereálních obilek. (http://cs.wikipedia.org/wiki/Lignin, staženo 17. 3. 2010) 4.3.4
Rezistentní škrob
Škrob a produkty rozkladu škrobu nejsou vstřebávány v tenkém střevě zdravého člověka a jsou uváděny jako rezistentní škrob. Dnes jsou rozpoznány čtyři třídy rezistentního škrobu: fyzicky nedostupný škrob (RS1), přirozeně se vyskytující škrob (RS2), zpětný škrob (RS3) a chemicky modifikovaný škrob (RS4). Hlavním zdrojem RS1 jsou luštěniny, které mají tlusté buněčné stěny a způsobují nepřístupnost škrobů pro enzymy. Ovšem při vaření a jiných úpravách jídel dochází k rozrušování buněčných stěn, a díky tomu jsou škroby více přípustné pro trávení. Hlavním zdrojem RS2 jsou syrové brambory a nezralé banány, přičemž množství RS2 v banánech závisí na jejich zralosti. Tyto škroby jsou velmi odolné vůči enzymatické hydrolýze. Vaření, chlazení a uskladňování jídel bez předchozího sušení způsobuje rozklad a gelovatění škrobu. Opakovaná zahřívání a chlazení snižují hladinu RS3 v bramborách. Chemicky pozměněný škrob RS4 zahrnuje škroby etherové, esterové a pyrodextrinové. Chemicky modifikované škroby jsou důvod pro snížení trávení škrobu v tenkém střevě a jejich formování z RS4. Některé z modifikovaných škrobů jsou používány v dětské výživě. Jednotlivé typy škrobu a jejich výskyt jsou uvedeny v tabulce 2.
12
Tab. 2 Výskyt jednotlivých typů škrobu (Gray, 2006) Typ škrobu RS1 RS2 RS3 RS4
Výskyt luštěniny, částečně pomletá obilná zrna kukuřice bohatá na amylózu, syrové brambory, zelené banány chleba, cornflakes, chlazené a vařené brambory a rýže chemicky modifikovaný škrob (zahrnující pyrolyzovaný a pyrodextrinovaný škrob)
Změna obsahu rezistentního škrobu je závislá od teploty, obsahu vody, přičemž ke změně dochází v průběhu přípravy jídel (Gray, 2006). 4.3.5
Vosky
Jedná se o estery vyšších mastných kyselin (především kyselinu palmitovou, kyselinu laurovou, kyselinu kristovou či stearovou) a vyšších jedno-funkčních alkoholů. Jejich výskyt je v přírodě jak u rostlin, kde vytváří tenkou ochranou vrstvičku-kutikulu, která slouží před vysycháním či napadením patogeny a také u živočichů především v srsti (http://cs.wikipedia.org/wiki/Vosk,staženo 17. 3. 2010). 4.3.6
Chitin
Vyskytuje se v buněčné stěně hub, kde zaujímá především ochrannou funkci (http://cs.wikipedia.org/wiki/Chitin). 4.3.7
Pektin
Pektiny jsou polysacharidy rozpustné v horké vodě a po ochlazení tvoří formu gelu. Pektiny jsou složeny z řetězce galakturonové kyseliny s rozptýlenými jednotkami rhamnosy a jsou větveny v řetězce pentózových a hexózových jednotek. Přítomné v buněčných stěnách ovoce a zeleniny (Gray, 2006). 4.3.8
Beta-glukany
B-glukany jsou polymery glukózy. Na rozdíl od celulózy spojení mezi jednotkami je variabilní. Vytvářejí větvenou strukturu, avšak jejich molekula je poměrně malá. Částečný účinek jejich rozpustnosti jim umožňuje tvorbu viskózního roztoku. B-glukany jsou hlavní složkou buněčných stěn v ovsu, ječmeni, avšak jsou přítomny i v malých množstvích v pšenici. Patří mezi zdroje vlákniny. Právě ovesné vločky jsou často přidávané do potravních výrobků jako zdroj těchto Bglukanů (Gray, 2006).
13
4.3.9
Jiné syntetické složky sacharidů
Mezi nestravitelné složky patří celulóza, syntetizované deriváty celulózy jako metylcelulóza a hydroxypropylmetylcelulóza. Na rozdíl od jejich matečných molekul jsou rozpustné a těžce fermentované střevní mikroflórou. Polydextróza je nestravitelný polymer karbohydrátu se stupněm polymerace 12, syntetizovaný z glukózy a sorbitolu, s použitím organických kyselin např. kyseliny citronové. Rezistentní dextriny jsou produkovány při záhřevu v alkalickém prostředí a při enzymatickém ošetření kukuřičného škrobu. Dextriny se stupněm polymerace 15 jsou částečně nestravitelné trávicími enzymy a částečně fermentovány ve střevě. Rezistentní dextriny se též vyznačují svým probiotickým účinkem.
4.3.10
Oligosacharidy
Nestravitelné oligosacharidy se stupněm polymerace od 3-10 se přirozeně vyskytují v jídlech rostlinného původu, obvykle v zelenině, cereáliích a v ovoci. Mohou být syntetizovány chemicky nebo enzymaticky od monosacharidů, přes disacharidy,
nebo
enzymaticky
hydrolyzovány
z polymerů.
Jsou
vysoce
fermentovatelné a vyznačují se probiotickými účinky. Velmi známé jsou svými probiotickými
účinky
fruktany,
zahrnující
frukto-oligosacharidy
nebo
oligosacharidy získané enzymatickou hydrolýzou z přírodně se vyskytujícího inulínu (stupeň polymerace 3-60) a jejich syntetických analogů syntetizovaných ze sacharózy. Mezi hlavní zdroje fruktanů patří čekanka, cibule a Jeruzalémský artyčok. Primárně jsou jejich účinky zprostředkovány změnou v aktivitě nebo složení střevní mikroflóry v lidském těle. Aktuálně jsou fructo-oligosacharidy a hlavně galakto-oligosacharidy přípustné v mnoha evropských zemích, v USA a Kanadě. V Japonsku jsou přípustné nestravitelné oligosacharidy v širším rozsahu. 4.3.11
Gumy a slizy
Hydrokoloidy zahrnují široký rozsah viskózních polysacharidů. Jsou odvozeny z rostlinných výměšků (arabská guma, tragant), semen (guar), extraktů z řas (agar, karagen a algináty). Slizy jsou přítomny v buňkách vnějších vrstev semen jitrocele kopinatého (pallium). Hydrokoloidy jsou používány v malých množstvích jako gely, k zahuštění, ustálení a jako emulsifikátory.
14
4.3.12
Další hlavní složky
Inositol
a
hexafosfát
jsou
spojovány
s vlákninou
v jídlech,
především
v obilovinách. Tato fosfátová skupina je velmi nabitá železem, zinkem, vápníkem a magnesiem a může mít velký vliv na minerální absorpci v gastrointestinálním traktu. Mezi další rostlinné složky patří polyfenoly (taniny), kutin a fytosteroly vyznačující se svým fyziologickým účinkem (Gray 2006).
5 PŘÍJEM VLÁKNINY A ÚČINKY 5.1
Hodnoty pro doporučený denní příjem
Bohatý příjem vlákniny snižuje rozvoj rizika následujících onemocnění: srdečně cévní
onemocnění,
mrtvice,
hypertense,
diabetu,
obezity,
a
hlavně
gastrointestinálního nepohodlí. Zvýšení konzumace vlákniny zlepšuje koncentraci sérových lipidů, snižuje hladinu krevního tlaku, zlepšuje kontrolu krevní glukózy při diabetu. Svoje další uplatnění má při snižování váhy. Bohužel mnoho lidí ve Spojených Státech konzumuje méně než polovinu doporučeného množství vlákniny denně. Vyplývá to z optimálního příjmu celozrnných potravin, zeleniny, ovoce, luštěnin a ořechů. Nynější doporučení pro příjem vlákniny souvisejí s věkem, pohlavím a energetickým příjmem. Hlavní doporučení pro adekvátní příjem je 14g/1000kcal. Tato dávka zahrnuje neškrobové polysacharidy, analogy sacharidů (rezistentní škroby), lignin a další příbuzné látky. Pokud počítáme s tím, že horní hranice energetického příjmu je u mužů 2600kcal/den a u žen 2000kcal/den, tak potom doporučené denní množství vlákniny je pro muže 36g/den a pro ženy 28g/den u dospělých jedinců (Anderson et al, 2009). Doporučené množství vlákniny se liší především v závislosti na věku. Světové doporučení příjmu vlákniny je vyšší než 25g (celková vláknina-AOAC, 1995) a více než 20g neškrobových polysacharidů (Englyst et al. 1982). Ovšem díky rozdílným analytickým metodám a rozdílným definicím vlákniny v různých zemích se mohou hodnoty příjmu vlákniny lišit. V následující tabulce č. 3 je uvedena země, doporučení příjmu vlákniny a zdroj doporučení.
15
Tab 3. Doporučené množství příjmu vlákniny v určitých zemích a zdroj doporučení (Gray, 2006) Země Francie
Doporučení 25-30g (vlákniny-nespecifické metody)
Německo, Rakousko, Švýcarsko Nizozemí
30g
Severské státy
25-35g
Španělsko UK
30g 18g
USA
38g muži (19-50 let) 31g muži (50 a více let) 25g ženy (19-50 let) 21g ženy (50 a více let) 15-20g 20-30g 30-40g
Kolumbie Japonsko Jižní Afrika
celosvětově
30-40g:3.4g/MJ
více než 25g celkové vlákniny více než 20 g neškrobových polysacharidů
Zdroj doporučení Agence Francaise de Sécurité Sanitaire des Aliments, 2001 German Nutrition Society, 2000 Health Council of The Netherlands, 2006 Nordic Nutrition recommendations 2004 No official figure Department of Health, 1991 Institute of Medicine, 2002
Health Ministry, 1992 Ministry of Health Heart Foundation, Cancer Association, Department of Health WHO/FAO, 2003
Rozlišujeme rozdíly v příjmu vlákniny u dětí, přičemž zde je velmi omezené množství informací o sjejím účinku. Ve Velké Británii je doporučováno dětem mladším dvou let nekonzumovat potraviny bohaté na vlákninu. Dále je zde doporučovaná konzumace u dětí ve věku pěti let, která by neměla být založena na doporučení konzumace vlákniny u dospělých. V roce 2002 ustanovil US Institute of Medicine doporučení pro příjem u dětí a dospělých. Rozdílný příjem je závislý od mnoha faktorů, jako například věk, pohlaví a příjem energie. Dle doporučení se pohybuje spotřeba vlákniny rozmezí od 19g/den pro děti ve věku 1-3 roky a 26g a 38g/den pro dospívající dívky a chlapce ve věku 14-18 let. V roce 2006 ustanovil koncil v Nizozemí příjem vlákniny na 3.4 g/MJ. Tato hladina ovšem ve věku 1-3 let ohrožuje jedince příjmem energie, proto je v Nizozemí dle směrnic příjem vlákniny v 1-3, 4-8, 9-13 a 14-18 letech v tomto pořadí 2.8, 3.0, 3.2, a 3.4 g/MJ (12,13,13 a 14 g/1000 kcal) (Gray 2006). 16
5.2
Spotřeba vlákniny
Odhady na spotřebu vlákniny se liší díky používání rozdílných metod. Studované populace jsou reprezentovány národnostně. Odhadována jsou také ovlivnění používáním analytických metod pro měření množství vlákniny v řízení lidského těla a zkoumaných skupin. Průměrná spotřeba vlákniny je od 12 do 29 gramů za den. Spotřeba vlákniny se ovšem liší v závislosti na pohlaví, věku či denním příjmu energie. Hlavním zdrojem příjmu rezistentního škrobu jsou cereální potraviny zastoupené především chlebem, těstovinami, rýží, dále potom luštěniny a brambory. V Evropě je průměrná spotřeba odhadována na 4g/den. V Itálii je průměrná spotřeba rezistentního škrobu od 7g/den, na severozápadě 9g/den, na jihu se odráží ve vysoké konzumaci těstovin a chleba. V Austrálii a na Novém Zélandě je ohlášen příjem 5g/den, což odpovídá průměrnému příjmu Evropanů. Odhaduje se vyšší spotřeba v méně rozvojových státech a to díky vysokému příjmu neupravitelného škrobu, obilí a luštěnin, jejichž průměrná spotřeba se pohybuje okolo 10 až 40g/den. Jednotlivá množství spotřeby vlákniny u mužů a žen v dané zemi a zdroj studie jsou uvedeny v následující tabulce č. 4.
17
Tab. 4 Množství spotřeby vlákniny u mužů a žen v dané zemi a zdroj studie (Gray, 2006) Země
Typy studií/zdroje
Belgie (1999) Dánsko (2003)
24 - hour recall° EPIC Dietary questionnaire/24hour recall°°° SU. VI. MAX Computerised dietary questionnaires°°° EPIC Dietary questionnaire/24hour recall°°° EPIC Dietary questionnaire/24hour recall°°° 23 prefectures, multiple nutrition surveys°°° EPIC Dietary questionnaire/24hour recall°°° EPIC Dietary questionnaire/24hour recall°°° EPIC Dietary questionnaire/24hour recall°°° 7 days weighed intake National Diet and Nutrition Survey, 2OO3°° EPiC Dietary questionnaire/24hour recall°°° NHANES 2001-2002°°°
Francie (2003)
Německo (2003)
Itálie (2003)
Japonsko (2004)
Nizozemí (2002)
Španělsko (2003)
Švédsko (2003)
Velká Británie (2003-2OO4)
USA (2005)
°celková vláknina °°neškrobové polysacharidy °°°vláknina – nespecifické metody
18
Množství den /muži 21 21
za
Množství den /ženy 19 20
za
21
17
24
21
25
22
17
17
27
23
29
23
21
19
15,2-20
12,6-20
18 (19-70 let)
14 (19-70 let)
5.3
Zdroje vlákniny
Hlavní zdroje vlákniny a nestravitelných sacharidů jsou rostlinná jídla, cereální výrobky, luštěniny, zelenina a ovoce. Často jsou konzumována zrna z pšenice, rýže, kukuřice, ovsa a žita. Dále to jsou ječmen, tritikale, proso a čirok. Pohanka, divoká rýže, amarant a merlík nejsou botanicky klasifikovány jako celá zrna, ale jsou s nimi spojována díky podobnému složení. Celá zrna se skládají z ochranné slupky, na proteiny bohaté aleuronové vrstvy, na škrob bohatého endospermu, ve kterém se obsah škrobu pohybuje v rozmezí od 50% do 75% a klíčku. Struktura celého obilného zrna je uvedena na obrázku č. 2.
Obr. 2 Struktura celého obilného zrna
Celá zrna mají vysoký obsah vlákniny, zahrnující rezistentní škroby a nestravitelné oligosacharidy a jsou výživově velmi hodnotné. Obsahují zdravotně prospěšné fenolické sloučeniny, fytoestrogeny a rostlinné steroly. Mnoho z nich je umístěno v aleuronové vrstvě a částech klíčku semena. Proměnlivé složení vlákniny může být odvozeno od isolovaných nebo syntetizovaných sacharidů začleněných mezi potravní produkty, např. nestravitelné oligosacharidy, rezistentní škroby, rezistentní maltodextriny a polydextrózy. V následující tabulce č. 5 jsou uvedeny hlavní zdroje složek vlákniny.
19
Tab. 5 Složky vlákniny a její hlavní zdroje (Gray, 2006) Složka vlákniny Celulóza Hemicelulóza Lignin B-glukany Pektiny Gumy Inulin a oligofruktóza/fruktooligosacharidy Oligosacharidy
5.4
Hlavní zdroje zelenina, dřevnaté rostliny, obilná zrna obilná zrna obilná zrna, rýže a luštěniny, slupky dřevnatých rostlin zrna (pšenice, žito, oves, rýže) ovoce, zelenina, luštěniny, cukrová řepa, rajčata luštěniny, mořské řasy, mikroorganismy, fazolové lusky, arabská guma čekanka, jeruzalémský artyčok, cibule lidské mléko, semena luštěnin
Fyziologické účinky vlákniny
Různé fyziologické účinky se projevují pouze v určitém úseku např. v trávicí soustavě. Konkrétní účinek se týká střeva, zobrazeného na obrázku č. 3 nebo přímo na celém těle či organismu. Strava s větším obsahem vlákniny se stává objemnější. V ústech tato strava s vyšším obsahem vlákniny vyžaduje vydatnější a delší žvýkání, což je nám většinou ku prospěchu. Vzhledem k vydatnému a dlouhému žvýkání se výrazně prodlouží doba konzumace jídla, což je velmi doporučováno osobám, jež se snaží snížit svoji hmotnost. Snědí totiž méně potraviny, než kdyby konzumovali stravu chudou na vlákninu. Tráveninou s větším obsahem vlákniny se žaludek více zaplní, což přispívá k častějšímu pocitu nasycení při poměrně malé energické hodnotě. Ovšem účinek vlákniny na tenké střevo bývá dosti různý a závisí na řadě podmínek, např. na rozpustnosti a na schopnosti vázat vodu. Důležitý účinek je na sacharidy a významná je jeho schopnost zpomalovat vstřebávání jednoduchých cukrů, především řepného. Vstřebávání živin sliznicí střevní je pomalejší, pokud je živina přijata v původní buněčné struktuře, než po jejím rozrušení (http://www.fzv.cz/web/fzv-radi/lexikon/vlakniny#4, staženo 17. 3. 2010).
20
Obr. 3 Struktura tlustého střeva (http://obesity-news.cz/, staženo 11. 3. 2010)
5.5
Pozitivní účinky příjmu vlákniny
Příjem vlákniny má řadu zdravotních výhod, ačkoliv průměrný příjem vlákniny pro USA děti a dospělé osoby je mnohdy nižší než doporučené množství. Jednotlivci s vyšším příjmem vlákniny mají nižší riziko výskytu rozvoje srdečních onemocnění, mrtvice, zvýšeného krevního tlaku, diabetu, obezity a především gastrointestinálního nepohodlí, snížení krevního tlaku a hladiny cholesterolu. Zvýšený příjem vlákniny zlepšuje glykemii a citlivost na inzulin u diabetiků i u jedinců bez výskytu diabetu. Vlákninové doplňky u obézních jedinců poukazují na úbytky hmotnosti a zlepšují imunitní funkci. Příjem vlákniny má podobné účinky jak u dětí, tak u dospělých jedinců. Doporučený denní příjem vlákniny je pro dospělé 14g/1000kcal. Zlepšení komunikace a vzdělávání konzumentů je nutné pro zvýšení konzumace jídel nebo doplňků obsahujících prospěšnou vlákninu (International Life Sciences Institute-2009). Mezi zdravotní přínosy můžeme zařadit objemnost a měkkost stolice (ispaghula, xantinová guma, pšeničné zrno) (Daly et al. 1993, Marteau et al. 1994, Communings, 1997).
21
5.5.1
Vliv vlákniny na trávení a vstřebávání sacharidů v tenkém střevě
Přítomná vláknina snižuje účinnost enzymů trávicích sacharidy, a díky tomu snižuje rychlost, kterou vstupuje glukóza do krevního oběhu. Z toho plyne, že potraviny obsahující vlákninu mají často výhodný (nízký) glykemický index, což znamená pomalejší uvolňování energie.
5.5.2
Regulace vstřebávání tuků a cholesterolu v tenkém střevě
Účinek spočívá v navázání žlučových kyselin na vlákninu a tím dochází ke zvyšování vylučovaného cholesterolu vázaného na žlučové kyseliny. Význam vlákniny navíc spočívá v zabránění zpětnému vstřebávání žlučových kyselin, tuků nebo cholesterolu ze střeva do krve, navíc snižuje hladinu krevních tuků.
5.5.3
Zvětšení střevního obsahu
Princip spočívá v navázání molekul vody na vlákninu, a tím dochází ke zvětšení objemu stolice. Vláknina může být i více metabolizována během průchodu tlustým střevem, přičemž jen malá část prochází do stolice. Větší část působí jako prebiotikum a je využita jako substrát pro mikrobiální flóru. Velikost stolice je odvislá od zvýšeného růstu střevních bakterií a zvýšené vazby vody. Pokud dojde ke zvětšení objemu stolice, jsou střeva nucena ke zvýšení aktivity, a tím dochází k rychlejšímu odchodu odpadních látek.
5.5.4
Ředění odpadních látek střev
V důsledku působení vlákniny dochází k naředění odpadních látek vznikajících při trávení, které snadněji opouští trávicí ústrojí a nehromadí se v něm.
5.5.5
Úprava rychlosti průchodu tráveniny trávicím ústrojím
Díky zvětšení objemu stolice dochází k urychlení průchodu tráveniny střevem, zrychlí se tak odchod odpadních látek, sníží se vstřebávání tuků, dochází ke kratší době styku střeva s potenciálně nebezpečnými látkami.
22
5.5.6
Ovlivnění vstřebávání vitamínů a minerálních látek
Mechanismus spočívá v tom, že některé složky rostlin např. tanniny a fytáty jsou schopny na sebe vázat např. vápník, meď, železo a zinek, tím znesnadňují jejich vstřebávání. Podobné chování má i vláknina, a to díky rychlejšímu průchodu střevem. Může také docházet ke sníženému vstřebávání některých minerálních látek. Výjimkou jsou některé druhy vlákniny jako inulin a vláknina z cukrové řepy, které zvyšují vstřebávání vápníku.
5.5.7
Úloha jako prebiotikum
Vláknina působí totiž jako substrát pro bakterie, které mají prospěšný účinek pro lidský organismus. Role vlákniny spočívá též v prevenci závažných onemocnění. (http://www.fzv.cz/web/fzv-radi/lexikon/vlakniny#4, staženo 17. 3. 2010)
5.6
Negativní účinky příjmu vlákniny
Mezi negativní důsledky působení vlákniny patří rychlejší průchod tráveniny zažívacím traktem, díky tomu se snižuje využitelnost některých živin. Při zvyšování cereální vlákniny, dochází ke zvyšování hladiny kyseliny fytové
a
fytátů, které vážou do komplexů nevratně některé živiny (vápník, železo, hořčík, aj.), tím dochází ke snižování utilizace vápníku a železa, díky čemuž může docházet ke vzniku osteoporózy, z tohoto důvodu je třeba tyto prvky doplňovat (Kučerová, 2008).
23
5.7
Onemocnění spojená s nedostatečným příjmem vlákniny
Existuje mnoho přesvědčivých důkazů, které dokazují, že při přechodu na stravu bohatou na vlákninu, se dá účinně předcházet zácpě, hemoroidům, zánětům tlustého střeva a rakovině střev. Potraviny bohaté na vlákninu také snižují tvorbu zubního kazu, rozvoj cukrovky, obezity, různým srdečním onemocněním, zvýšení hladiny cholesterolu, tvoření křečových žil, jaterním a žlučovým potížím. (Kushi, 1997) Velká část naší populace trpí chronickou obstipací-zácpou. Ne každý si přitom uvědomuje, o jak závažnou poruchu se jedná. Jde o chronickou intoxikaci celého organismu. Zácpa je výchozím bodem mnoha velmi závažných chorob, které jsou ve svých důsledcích již nevyléčitelné, přitom se jedná o vleklou poruchu. Stačilo by zařazovat pravidelně do jídelníčku celozrnné obiloviny a dostatek vhodně upravované zeleniny. Vláknina obilovin a zeleniny neovlivňuje příznivě jen peristaltiku střev, ale i některé choroby: karcinom tlustého střeva, zánět slepého střeva, divertikulózu střev, žaludeční vředy, žlučové kameny, vnitřní kýly, hemoroidy atd. (Gray, 2006).
5.7.1
Zácpa, průjem, hemoroidy, ochabování střev, kolorektální karcinom
5.7.1.2
Ochabování střev
Jedná se o mírnější podobu zácpy. Porucha funkce střev vzniká ztrátou napětí a nedostatečným drážděním střevních svalů. Hlavní příčinou onemocnění je nesprávná strava s nedostatkem vlákniny. Dalším faktorem je nedostačující příjem tekutin a nedostatek pohybu. Vlákniny nabobtnávají, zadržují vodu a napomáhají plynulejšímu průchodu potravy střevy, zvětšují objem stolice a chrání před zácpou, stolici zjemňují, takže se pak snáze vylučuje, pomáhají udržovat střeva v dobrém stavu a snižují riziko střevních onemocnění
24
5.7.1.3
Zácpa
Jedná se o neobyčejně časté onemocnění, kterým trpí asi 30% dospělé populace. Toto onemocnění postihuje především starší věkové skupiny, ale může se rozvinout u lidí, kteří používají dlouhodobě projímadla. Usuzuje se, že přiměřené množství vlákniny hraje nezastupitelnou roli v prevenci zácpy u většiny obyvatel, přičemž doporučovány jsou především pšeničné otruby, všechny luštěniny a dostatek zeleniny a ovoce. 5.7.1.4
Průjem
Průjem je charakterizován jako kašovitá až vodnatá stolice, která je známkou poruchy normálního průchodu tráveniny a odpadových zbytků potravy střevem. 5.7.1.5
Hemoroidy
Jejich vznik je dán rozšířením žil v řiti nebo konečníku. Nejčastější příčinou vzniku je nadměrný tlak, který vzniká při vyprazdňování stolice nebo při zvýšeném tlaku během těhotenství. Téměř vždy je ovšem příčinou tohoto onemocnění nesprávná výživa s nedostatkem vlákniny (Klaus Oberbeil, 2003). 5.7.1.6 Kolorektální karcinom Rakovina tlustého střeva a konečníku (kolorektální karcinom) se řadí mezi druhé nejčastější maligní onemocnění u obou pohlaví, přičemž Česká republika zaujímá dokonce první místo ve světě. V roce 2000 bylo registrováno podle Národního onkologického
registru
České
republiky
7415
pacientů
s kolorektálním
karcinomem a v roce 2004 bylo nově registrováno 7916 pacientů. Mezi roky 1989 a 2005 došlo ke zvýšení pacientů s kolorektálním karcinomem o 175,2%. (http://www.fzv.cz/web/fzv-radi/lexikon/vlakniny#4, staženo 17. 3. 2010) Účinek vlákniny na rakovinu střeva a rekta se stal předmětem diskuse. Karcinogenita je komplex biologických procesů, které v některých případech jsou výsledkem geneticky dědičných mutací, ale mohou být také ovlivněny vnějšími vlivy včetně stravy. Účinky vlákniny mohou přispívat ke snižování rizika vzniku rakoviny. Její účinky zahrnují ředění a navázání karcinogenů, zvýšení rychlosti transitního času ve střevě a účinků produktů fermentace nestravitelných sacharidů a analogických substancí (inzulín, fruktooligosacharidy, rezistentní škroby, pšeničné obilky).
25
Krátké řetězce mastných kyselin mohou modulovat regulaci buněčných proteinů a navodit vlastní destrukci stěn rakovinných buněk ve střevě. Také zvyšují vnímavost rakovinných buněk střev ke zranění. Jiné důležité účinky zahrnují aktivitu škodlivých bakteriálních enzymů, nižší hladinu fenolů a peptidických degradačních produktů a utváření buněčných antioxidantů (Gray, 2006).
5.7.2
Ateroskleróza, kardiovaskulární onemocnění
Onemocnění srdce a cév jsou jedny z nejzávažnějších onemocnění dnešní doby. Jsou příčinou více než 50% veškerých úmrtí na celém světě a výrazně přispívají k nemocnosti a předčasné invaliditě. V ekonomicky vyspělých státech jsou kardiovaskulární onemocnění příčinou úmrtí. Mezi kardiovaskulární onemocnění patří: 5.7.2.1
Ateroskleróza
Ateroskleróza je forma ateriosklerózy, při které vznikají tukové nánosy v srdci a jeho okolí. Onemocnění se šíří od periférie k centru. Příčiny mohou být potraviny, které vedou k nahromadění tuku a cholesterolu. Ve Spojených státech umírá na onemocnění kardiovaskulárního systému (srdeční infarkt, mozkovou mrtvici) každý třetí muž a každá šestá žena ještě před dosažením 60 roku věku. Za tuto situaci je zodpovědné zejména velké rozšíření nasycených tuků a cholesterolu v potravě. Mnoho lékařských společností doporučuje vyloučit z jídelníčku zejména potraviny živočišného původu bohaté na cholesterol, tedy maso a vejce. Bohužel jsou většinou přehlédnuty další potraviny, související s tímto problémem, tj. cukr, ovoce, mléko a mléčné výrobky (Gray, 2006). Na obrázku č. 4 je znázorněn aterosklerotický plát.
Obr. 4 Aterosklerotický plát (www.zdravcentra.cz, staženo 11. 3. 2010)
26
5.7.2.2
Ischemická choroba srdeční
Jedná se o onemocnění, při kterém dochází k ukládání aterosklerotických plátů v koronárním řečišti, kde zapříčiňují snížený průtok krve v srdečním svalumyokardu.
Dochází
k nedokrevnosti
srdečního
svalu-ischemii.
Klinickým
projevem nepoměru mezi poptávkou a dodávkou kyslíku je bolest na hrudi, které poukazuje na onemocnění angínou pectoris, jež může vyústit v koagulační nekrózu srdečního svalu zvanou infarkt myokardu (Špinar, 2003) Kardiovaskulární onemocnění zahrnují srdečně cévní onemocnění, mrtvici, hypertenzy ovlivňující více než 80 milionu lidí a jsou příčinou chorobnosti a úmrtnosti v USA. V roce 2005 byla mrtvice příčinou smrti na 3. místě v USA, zatímco CHD je převažující příčinou smrti. Ovšem je pravděpodobně pozměnitelná: odhadováno 82% z CHD je připsáno praktickému životnímu stylu jako dieta, fyzická aktivita a zákaz kouření. Vysoká hladina příjmu vlákniny je spojována s nižší převahou výskytu CHD, mrtvice, periferně cévního onemocnění. Hlavní rizikové faktory jako hypertenze, diabetes, obezita a dyslipidémie jsou také méně běžné. K účinkům byly přiřazeny velmi podobné účinky hořčíku nebo jiných vitaminů a minerálů a antioxidantů, jež mají velmi prospěšný účinek (Anderson, et.al, 2009).
5.7.3
Diabetes
Některé skupinové studie ukázaly nepřímé spojení mezi příjmem vlákniny a rizikem diabetu 2. The US Institute of Medicine a nedávno i Health Council of The Netherlands ukázaly rizikové faktory pro diabetes. Zahrnují mezi ně příjem vlákniny, který snižuje právě riziko onemocnění, dále celozrnné výrobky. Při zvýšeném příjmu sacharidů může docházet ke zvyšování hladiny krevního cukru v podobě glykemické odpovědi. Rychle strávený a absorbovaný škrob a jiné sacharidy odvozené od škrobu navozují rychlou glykemickou odpověď, která částečně vyvolává rychlou insulinovou odpověď. Jednotlivé potraviny jsou tříděny na základě glykemické odpovědi-glykemického indexu. Účinek celozrnných potravin má omezený glykemický efekt. Přítomnost některých typů vlákniny zpožďuje absorpci glukózy v tenkém střevě a zpomaluje vzestup krevní glukózy. Viskózní vláknina má částečně podobný účinek ve snižování glukózové a insulinové odpovědi, a díky tomu napomáhá při řízení glykemické kontroly u pacientů s diabetem (Gray, 2006). 27
Na rozdíl od lidí s diabetem typu 1, lidé s diabetem typu 2 jsou schopni produkovat inzulín. Nicméně inzulin, který jejich slinivka vylučuje, není subjektem rozpoznán. Když není dostatek inzulínu nebo inzulín není využit, jak má být, glukóza se nemůže dostat do buňky těla, jak je popsáno na obrázku č. 5. Diabetes mellitus 2. typu je nejčastější forma cukrovky, které ovlivňují téměř 18 milionů Američanů. Zatímco většině z těchto případů se dá předejít, je i nadále pro dospělé hlavní příčinou diabetes a s tímto onemocněním související komplikace, jako je slepota, netraumatické amputace a chronické selhání ledvin vyžadující dialýzu. Diabetes typu 2 se obvykle vyskytuje u lidí ve věku nad 40 let, kteří trpí nadváhou, ale může nastat i u lidí, kteří jí netrpí. (http://www.medicinenet.com/script/main/hp.asp, staženo 11. 3 . 2010).
Obr. 5 Nevyužitelnost glukózy buňkou (http://www.medicinenet.com/script/main/hp.asp, staženo 11. 3 . 2010)
28
5.7.4
Obezita a nadváha
Obezita je charakterizovaná jako onemocnění s výskytem nadměrného množství tuku v těle. Tělesná hmotnost závisí na množství svalové tkáně, vývinu kostry a množství vody v těle, proto není spolehlivým znakem obezity její zvýšená hodnota. Obsah tukové tkáně by měl být hlavním kritériem, přičemž normální obsah tukové tkáně u mužů je 10-25% a u žen 18-30% tělesné hmotnosti. K posouzení stavu výživy a stupně obezity se nejčastěji používá index tělesné hmotnosti (BMI). V následující tabulce č. 6 jsou charakterizovány zdravotní rizika v závislosti na BMI. Mezi další metody na zjišťování stupně obezity patří měření obvodu pasu a u dětí se využívá měření kožní řasy pomocí kalipera (Holeček, 2006). Tab. 6 Charakteristika závislosti zdravotního rizika na BMI (Holeček, 2006) BMI
Riziko
zdravotních
poruch podváha
méně než 18,5
nízké
normální
18,5-24,9
průměrné
nadváha
25,0-29,9
mírně zvýšené
obezita 1. stupně
30,0-34,9
středně vysoké
obezita 2. stupně
35,0-39,9
vysoké
obezita 3. stupně
více než 40
velmi vysoké
Světová zdravotnická organizace (WHO) uvádí, že průměrný denní energetický příjem stoupl z 9 660 KJ na 12 200 KJ, přičemž energetická denzita se začíná zvyšovat i v rozvojových zemích. I přes pokles průměrného energetického příjmu dochází k nárůstu prevalence obezity v řadě západoevropských zemí a USA. Mezi faktory ovlivňující nárůst obezity patří vliv prostředí, etnické diference, vzdělání a výše příjmů.
29
Obezita vzniká v okamžiku, kdy dojde k porušení energetické rovnováhy, která je narušena vyšším energetickým příjmem, který je ovlivněn zastoupením základních živin. Zvýšení energetického příjmu ovlivňuje především zvýšená konzumace tuků. Právě tuky představují 30% celkového energetického příjmu, ovšem skutečné množství zkonzumované populací, žijící především na venkově se pohybuje v rozmezí 36-38%, u starších lidí činí 40% z celkového energetického příjmu. Denzita tuků je poměrně vysoká činí 38KJ/g, i přesto však mají tuky velmi malou sytící schopnost. Vyšší podíl tuků v potravině nevede k okamžitému vzestupu jeho oxidace, proto je všechen jeho nadbytečný příjem energie ve formě tuků inkorporován do tukových zásob a to s 95% účinností. Další základní složkou potravin jsou sacharidy, které na rozdíl od tuků nemají, tak vysoké uplatnění při rozvoji obezity, ovšem jen do té doby, dokud jejich příjem není dlouhodobě nadměrný. Do tukových zásob se uloží pouze ¾ z přijatých sacharidů. Denzita sacharidů je nízká činí 17 KJ/g, přičemž jejich sytící schopnost je dobrá. Nadbytečný příjem bílkovin, při vzniku obezity nesehrává v dospělosti podstatnou roli. ( Hainer et. al , 2004) Obezita může být rizikovým faktorem pro vznik jiných onemocnění, především ischemické choroby srdeční, diabetu, kloubních onemocnění, žlučových kamenů, vznik nádoru prsu a dělohy, rakoviny střev a mnoha dalších onemocnění (Svačina, Bretšnajdrová, 2003). V tabulce č. 7 je srovnání závislosti rizika onemocnění srdce a cév na obvodu pasu u mužů a žen Tab. 7 závislost rizika onemocnění cév na obvodu pasu u mužů a žen (Sovová, 2006) muži
ženy
riziko onemocnění srdce a cév
méně než 94 cm
méně než 80 cm
normální
94-101 cm
80-87 cm
zvýšené
více než 102 cm
více než 88 cm
značně zvýšené
30
Zdraví a kvalitní život Evropanů ohrožuje obezita ve vzrůstajícím měřítku. Rychlý nárůst obézních osob v Evropě je zapříčiněn životním stylem, způsobem stravování a nedostatkem tělesných aktivit, proto je nutné získat více informací o faktorech mající vliv na rozvoj obezity a na tomto základě vypracovat návrhy na ochranu veřejného zdraví (http://www.eufic.org/article/cs/diet-related-diseases/obesity/artid/soucasne-trendyvyzkumu-obezity/, staženo 24. 4. 2010).
5.7.5
Divertikulitida
V průběhu tohoto onemocnění dochází v mnoha případech k bolestivému zarudnutí, a to v důsledku činnosti bakterií. Objevují se zde reference, jak při příjmu vlákniny dochází k zmírnění symptomu tohoto onemocnění. Velmi důležitou roli zde hraje vláknina např. celulóza, díky své vaznosti. Nemalou roli zde hrají i cereální výrobky obsahující především otruby, jejichž předností jsou protektivní účinky, mezi které zahrnujeme zvyšování hmotnosti stolice, snižování transitního času a snížení mezistřevního tlaku (Gray, 2006).
6 ROZBOR VLÁKNINY Hlavní oficiální metodou pro změření celkové vlákniny je enzymatická-vážková metoda (Association of Official Analytical Chemists [AOAC 985.29], 1985). Užíváním enzymatického trávení odstraňuje nevlákninové složky a stanovuje množství reziduí zvážením, proto označení vážková metoda. Pro tyto metody a užívané enzymy existují přísná kritéria na provedení a čistotu. Ve Velké Británii jsou používané metody AOAC k označování množství vlákniny. Ta
je
označovaná
anglickými
metodami
jako
soustava
neškrobových
polysacharidů. Tyto používané enzymatické metody a chemické extrakce a separace vlákninových složek trávicích karbohydráz jsou následně kvantifikovány kolorimetricky, GLC nebo HPLC. Rezistentní škrob může být kvantifikován odděleně od jiných metod. Anglické metody mají výhodu v jasné identifikaci složek klasifikovaných jako neškrobové polysacharidy a odděleny na rezistentní škrob a nestravitelné oligosacharidy bez zásahu do různých metod, přičemž nevýhodou je sporná opakovatelnost.
31
Řada AOAC a American Association of Cereal Chemists (AACC) schválila metody pro rozvoj míry rozsáhlých sloučenin složek vlákniny, zahrnující rezistentní škrob, nestravitelné oligosacharidy a nestravitelné syntetizované polymery karbohydráz. Tyto metody musí vytvářet přísně specifická kriteria. Tyto metody souhlasí s tím, že vláknina je součet neškrobových polysacharidů, rezistentního škrobu a nestravitelných oligosacharidů.
Tři (nebo možná více)
metod jsou potřebné ke kompletní analýze těchto složek. Mezinárodně originálně přijímané metody pro stanovení vlákniny byly AOAC 985.29. Tyto metody se liší podle různých typů vlákniny. Hlavně potvrzují označení deklarace a požadují specificky rozdílné metody pro různé složky vlákniny obsažené v jiných potravinách. Například přítomnost nestravitelných karbohydráz kvantifikované AOAC 985.29 nebo 9991.43 a na kvantifikaci rezistentního škrobu nebo polydextrózy. Návrh podle Codex Alimentarius Commissionn do definice vlákniny zahrnuje specifický list AOAC analytických metod. Na základě metodiky je užívána světová stránka pro běžnou analýzu. Přídatné metody AOAC 985.29 a 991.43 pro celkovou vlákninu v mnoha potravinách, metody AOAC 995.16, 997.08, 2001.02, 2001.03 a 2000.11 mohou být použity pro kompletní rozsah jiných složek v definici (Gray, 2006). V následující tabulce č. 8 jsou uvedeny hlavní analytické metody vlákniny.
32
Tab. 8 Hlavní analytické metody vlákniny (Gray, 2006) Název
Typ
Složky
Komentáře
(naměřené) celková vláknina
Enzymatická
rozpustné a
kvantifikovány pouze
gravimetrie
nerozpustné
část RS3 frakcí
AOAC 985.29
polysacharidy
celkového škrobu,
AOAC 991.43
(zahrnující
Inulin, polydextróza,
RS3)+lignin
frukto-oligosacharidy a rezistentní maltodextrin
Anglické metody
Enzymaticko-
neškrobové
shodné s in vivo data:
pro NSP
chemická nebo
polysacharidy
reprodukce může být
GLC nebo
nižší
HPLC Uppsala metody
Enzymaticko-
rozpustné a
AQAC 994.13
chemická
nerozpustné
další uživatelé
polysacharidy (zahrnující RS3)+lignin AOAC 995.16
Enzymatická
Beta-glukany
shodný s in vivo data: reprodukce může být
AACC 37.42
nižší Anglické metody
Enzymatická
resistentní škrob
Enzymatická
resistentní škrob
pro resistentní škrob AOAC2002-02
a řasy, vlákninu
AACC 37.42 AOAC 999.03
Enzymatická a
fruktany
kolorimetrická
(oligofruktan, deriváty inulinu, fruktooligosacharidy) 33
shodný s in vivo data
AOAC 997.08
Enzymatická a
Fruktany
chromatografie
(oligofruktany,
(výměna iontů)
deriváty inulinu, fruktooligosacharidy)
Chromatografie
polydextrózy
AOAC 2000.11
HPAEC
Polydextrózy
AOAC 2001.02
HPAEC-PAD
Trans-galaktooligosacharidy
AOAC 2001.03
Enzymatická,
celková
gravimetrická a
vláknina v jídle
kapalinová
obsahující
chromatografie
rezistentní maltodextrin
34
6 ZÁVĚR Nepostradatelnou složkou ve výživě člověka je právě ona diskutovaná vláknina. Její přítomnost v potravině nám sice nedodá téměř žádnou energii, ale má velmi blahodárný účinek na náš organismus. Vždyť bez pravidelné konzumace potravin obsahující právě vlákninu by se naše společnost potýkala s řadou onemocnění, která by byla způsobena nahromaděním řady toxických látek ve střevech. Právě zde totiž působí jako „kartáč střev“. Cílem práce bylo zasvětit čtenáře do problematiky, ve které příjem vlákniny ovlivňuje zdraví konzumenta, jestliže příjem vlákniny v dnešní době plné nezdravého stravování v podobě rychlého občerstvení, uspěchaného životního stylu a nedostatku pohybu je podle statistik velmi nízký. Hlavně díky tomu si Česká republika udržuje vedoucí postavení v rakovině tlustého střeva, a je jen na nás, zda se procento pacientů s tímto onemocněním sníží. Nehledě na výskyt dalších možných onemocnění vznikající právě díky nízkému příjmu vlákniny. Práce na toto téma mě obohatila o mnohé informace. Pochopila jsem díky ní, jak důležitou roli sehrává vláknina ve výživě člověka.
35
7 SEZNAM POUŽITÉ LITERATURY Anderson J. W., Baird P., Davis Jr R. H., Ferreri S., Knudtson M., Koraym A., Waters V., Williams Ch. L., 2009, Health benefits of dietary fiber, Nutrition Reviews, 67(4):188-205 DOI:10.1111/j.1753-4887.2009.00189
Delzenne N. M., 2003, Oligosaccharides: state of art, Proceedings of the Nutrition Society, 62, 177-182, DOI: 10.1079/PNS200225
Englyst K. N., Vinoy S., Englyst H. N., Lang V., 2003, Glycaemic index of cereal products explained by thein kontent of rapidly and slowly available glukose, British Journal of Nutrition, 89, 329-339, DOI: 10.1079/BJN2002786
Gray J., 2006, Dietary fibre, Definition, Analysis, Physiology and Health, Belgie, 36s., ISBN 90-78637-03-X
Hainer V., 2004, Základy klinické obezitologie, Praha, 1. vydání, 356s, ISBN 80-247-0233-9
Holeček M., 2006, Regulace metabolizmu cukru, tuku, bílkovin a aminokyselin, Praha, 1. vydání, 288s, ISBN 978-80-247-1562-9,
Champ M., Langkilde A. M., Brouns F., Kettlitz B., Collet Y. Le B., 2003, Advences in dietary fibre charakterisation. 2. Consumption, chemismy, fysiology and measurement of resistant starch:implications for health and food labelling Nutrition Research Rewies, 16,143-161, DOI: 10.1079/NRR200364
Knudsen K. E. B., Serena A., Canibe N., Juntunen K. S., 2003, New insight into butyrate metabolism, Proceedings of the Nutrition Society, 62, 81-86, DOI: 10.1079/PNS2002212
36
Kushi M., Makrobiotická cesta, Olomouc, Kompletní příručka zdravé výživy, 1997, 259s., ISBN 80-7198-300-4
Kučerová J., Technologie cereálií, vydavatel MZLU v Brně, 1. vydání, 2008, 141s., ISBN 978-80-7157-811-6
McCleary B. V., 2003, Dietary fibre analysis, Proceedings of the Nutrition Socienty, 62, 3-9, DOI: 10.1079/PNS2002204
Oberbeil K. – Lentzová Ch., Léčba ovocem a zeleninou, Praha, 2. vydání, Strava, která léčí, 2003, 294s., ISBN 80-7309-242-5
Svačina Š., Bretšnajdrová A., 2003, Cukrovka a obezita, Praha, 246s., ISBN 80-85912-58-9
Sovová E., 2006, 100+1 otázek a odpovědí o prevenci nejčastějších onemocnění, Praha, 1. vydání, 152s, ISBN 978-80-247-0952-9
Slavin J., 2003, Why whole grains are protective: biological mechanism Proceedings of the Nutrition Society, 62, 129-134, DOI:10.1079/PNS2002221
ŠPINAR J., 2003, Ischemická choroba srdeční, Praha, Grada Publishing, 361 s., ISBN 80-247-0500-1
Topping D. L., Fukushima M., Bird A. R., 2003, Resistant starch as a prebiotic and synbiotic:state of art., Proceedings of Nutrition Society 62, 171-176 DOI:10.1079/PNS2002224
EUFIC. cz.,: Evropská Rada informace o potravinách [online]. ©2010 Dostupné z: http://www.eufic.org/page/cs/page/ONEUFIC/
37
EUFIC. cz.,: Evropská Rada informace o potravinách [online]. ©2010 Dostupné z: (http://www.eufic.org/article/cs/nutrition/carbohydrates/artid/sacharidy-lidskevyzive/)
Forum zdravé výživy cz,: Vláknina [online]. ©2010 Dostupné z: http://www.fzv.cz/web/fzv-radi/lexikon/vlakniny#4
Medicinet.com, : Diabetes 2 [online]. ©2010 Dostupné z: (http://www.medicinenet.com/script/main/hp.asp Wikipedia. cz, : Lignin, [online]. ©2010 Dostupné z: http://cs.wikipedia.org/wiki/Lignin
Wikipedia. cz,: Vosk ,[online]. ©2010 Dostupné z: http://cs.wikipedia.org/wiki/Vosk,staženo
Wikipedia. cz,: Chitin [online]. ©2010 Dostupné z: http://cs.wikipedia.org/wiki/Chitin Wikipedia. cz,: Polysacharidy [online]. ©2010 Dostupné z: http://cs.wikipedia.org/wiki/Polysacharidy,
38
